2024年中考物理復習滑動變阻器的最大功率

滑動變阻器的最大功率一、要點解析1.定值電阻的功率：P=I2R1，R1不變，所以電流I越大，功率越大，即當滑動變阻器阻值最小時，定值電阻的電功率最大。2.滑動變阻器的功率：P=I2R2，因為電流I隨著R2的變化而變化，所以我們要將公式變形：，由基本不等式可知：當且僅當R2=R1時，“=”成立，即當R2=R1時，滑動變阻器的電功率有最大值：。我們將PR2圖像畫出，如圖2所示，可知當R2越接近R1時，電功率越大。圖1圖2圖3P，R1的功率P1，R2的功率P2隨電流I的變化情況：P=IU（U為電源電壓，恒定，所以圖像為正比例函數(shù)）；P1=I2R1（圖像為過原點的二次函數(shù)，且開口向上）；P2=U2I=（U－U1）I=UI－I2R1=－R1（圖像為二次函數(shù)，開口向下，且有最大值）。三者隨電流I變化的圖像如圖3所示，其中甲為PI圖，乙為P1I圖，丙為P2I圖。二、典例引領(lǐng)例1.實驗小組的同學設(shè)計了如圖a所示的電路，已知電源電壓不變，滑動變阻器R為“20Ω2A”，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，根據(jù)電路中電壓表和電流表的數(shù)據(jù)描繪了如圖b所示的兩條UI圖線。其中利用電壓表V1和電流表A的數(shù)據(jù)描繪出甲圖線，利用電壓表V2和電流表A的數(shù)據(jù)描繪出乙圖線。求：（1）定值電阻R2的阻值；（2）電源電壓的大小及定值電阻R1的阻值；（3）R消耗的最大功率。解析：（1）圖乙是R2的伏安特性曲線，則：（2）圖甲是V1，即U2+Up=U－IR1，斜率是與U軸的交點為電源電壓，即U=1.5V（3）當R=R1+R2時，滑動變阻器上的電功率最大：例2.（多選）某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr，隨電流I變化的圖線畫在同一坐標系內(nèi)，如右圖所示，根據(jù)圖線可知（）Pr變化的圖線是cB.電源電動勢為8VΩ0.5A時，外電路的電阻為6Ω解析：Pr=I2r為二次函數(shù)圖像即圖線c，故A正確，代入圖線上的點可以求得r=2Ω，故C正確；PE=UI，電源電壓不變?yōu)檎壤瘮?shù)圖像即圖線a，代入圖線上的點可以求得U=4V，故B錯；，故D正確；選ACD。三、針對演練，滑動變阻器上標有“40Ω

1A”字樣，移動滑片P，電流表與電壓表示數(shù)的變化圖像如圖乙所示。（電源電壓恒定）求：（1）滑動變阻器接入電路阻值最大時，電流表的示數(shù)；（2）定值電阻R2的阻值；（3）如圖甲中的滑動變阻器R1與電阻R2串聯(lián)接在該電源上，求滑動變阻器R1消耗的最大功率。2.已知如圖，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的變化范圍是0~10Ω，求：（1）電源的最大輸出功率；（2）R1上消耗的最大功率；（3）R2上消耗的最大功率。3.在如圖所示的電路中，電源電壓為6V且保不變，電阻R1=30Ω，R2為“20Ω1A”的滑動變阻器。求變阻器R2消耗的最大功率，此時R1的功率是多大?4.如圖所示電路.電源電壓18V恒定不變，小燈泡標有“12V”的字樣，滑動變阻器的規(guī)，格為“200Ω1A”，電流表量程“0~0.6A”電壓表量程“0~15V”調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至某一位置時再閉合開關(guān)，小燈泡L恰好正常發(fā)光，此時電流2s內(nèi)對小燈泡L做功12J，不考慮溫度對電阻的影響。求：（1）小燈泡L正常發(fā)光時的電流；（2）滑動變阻器接入電路的阻值在什么范圍時才能保證電路的安全；（3）小燈泡L兩端電壓為何值時，滑動變阻器消耗的功率最大，最大功率是多少?5.如圖甲所示的電路中，R0為定值電阻，R為電阻式傳感器，電源電壓保持不變，當R阻值從0增大到60Ω，測得R的電功率與通過它的電流關(guān)系圖像如圖乙，下列說法正確的是（）A.R時，1s內(nèi)電路消耗的電能為21.6JD.R2兩端的電壓變化范圍為6V~18V6.如圖甲所示，R1的阻值是20Ω，滑動變阻器R2消耗的功率P與其電阻R2的關(guān)系圖象如圖乙所示，則R2消耗的最大功率是（）W“探究定值電阻R0的發(fā)熱功率P0、滑動變阻器R消耗的電功率PR和電源總功率PU隨電流I變化的關(guān)系”，將得到的數(shù)據(jù)繪成a、b、c三條圖線畫在了同一坐標系中，如圖乙所示，b圖線表示定值電阻R0的發(fā)熱功率P0隨電流I變化的關(guān)系，則表示“電源總功率PU隨電流I變化的關(guān)系”圖線是________。如電源電壓U保持不變，則由圖象可知：電源電壓U為_______V；定值電阻R0的阻值為_______Ω；當電流為時，滑動變阻器的接入電阻為_______Ω。8.如圖甲所示電路中，R0為定值電阻，R1為滑動變阻器。圖乙是該滑動變阻器消耗的電功率與電流關(guān)系的圖像。則該滑動變阻器的最大值是_______Ω，電源電壓是_______V，R0的阻值是_______Ω，滑動變阻器R1的最大功率是_______W。9.如圖，電源電壓U=12V，R1=4Ω，當滑動變阻器R3上的滑片在ab之間移動時，R1功率的變化范圍為0.64W~4W。試求：（1）R2的阻值；（2）滑動變阻器R3消耗的最大功率。10.如圖甲電路中電源電壓不變，將滑片從b端移到a端過程中，電阻R1和滑動變阻器R2消耗的電功率隨電流變化的關(guān)系圖像如圖乙中A、B所示?；瑒幼冏杵鞯淖畲笞柚禐?0Ω。（1）求電阻R1的阻值；（2）求電源電壓；（3）滑動變阻器的阻值為多少時，滑動變阻器消耗的功率最大?最大電功率是多少?11.如圖所示甲電路，當滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的AC、BC兩直線表示。求：（1）定值電阻R0與變阻器的總電阻；（2）電源的電壓和電阻r阻值；（3）變阻器滑動片從一端滑到另一端的過程中，變阻器消耗的最大電功率。12.如圖甲，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器（允許通過的最大電流為5A）。圖乙反映了開關(guān)由斷開到閉合，再移動滑片的過程中，R2兩端電壓和通過的電流之間的關(guān)系；圖丙反映了滑動變阻器消耗的功率與電流之間的關(guān)系，則：（1）電源電壓是多少?R1的阻值是多少?（2）當R2的功率為120W時，電路消耗的總功率為是多少?（3）滑動變阻器連入阻值的范圍是多少?滑動變阻器的最大功率是多少?13.干電池本身有一定的電阻，可以等效為一個沒有電阻的理想干電池和一個定值電阻串聯(lián)而成，將n節(jié)干電池串聯(lián)成如圖所示的電源。使用該電源組成如圖所示的電路，閉合開關(guān)S，在變阻器滑片P從A端滑到B端的全過程中，電路中部分物理量的變化規(guī)律分別如圖（a）、（b）、（c）所示，其中圖（a）為電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的對應關(guān)系圖線；圖（b）為電池組輸出電功率與電壓表示數(shù)的關(guān)系圖線；圖（c）為電池組輸出電能的效率η與變阻器接入電路電阻的關(guān)系圖線。若電表均為理想電表。（1）求定值電阻阻值；（2）求圖（a）中經(jīng)過x點的一條虛銭、一條實線與坐標軸圍成成的三角形面枳；（3）圖（b）中y點對應的橫坐標為_______V。參考答案1.（1）；（2）10Ω；（3）0.9W。2.（1）6W；（2）2W；（3）1.5W。3.（1）0.288W；（2）0.432W。4.（1）；（2）12Ω；（3）3.375W。7